Comment fonctionnent les armes laser ?

Les nations du monde entier développent rapidement des armes laser de haute puissance pour des missions militaires sur terre et en mer, dans les airs et dans l’espace.

Arme laser montée sur un camion. Photo : Popular Science — Arme laser montée sur un camion. Photo : *Popular Science*

Les images d'essaims de petits drones bon marché remplissant le ciel ou effleurant les vagues ont inspiré l'armée à développer et à déployer des armes laser comme alternative aux défenses coûteuses comme les missiles, selon Iain Boyd, professeur de sciences et d'ingénierie aérospatiales à l'Université du Colorado à Boulder.

Les lasers utilisent l'électricité pour créer des photons, ou particules de lumière. Les photons traversent un milieu amplificateur, ce qui accroît rapidement leur nombre. Selon The Conversation , tous ces photons sont focalisés en un faisceau étroit par un guide laser.

Depuis l'introduction du premier laser en 1960, les ingénieurs ont développé une variété de lasers produisant des photons à différentes longueurs d'onde du spectre électromagnétique, de l'infrarouge à l'ultraviolet. Les systèmes laser haute puissance utilisés dans les applications militaires reposent sur des lasers à solide, qui utilisent des cristaux spéciaux pour convertir l'énergie d'entrée en photons. Une caractéristique clé des lasers à solide haute puissance est que les photons sont produits dans la région infrarouge du spectre électromagnétique et sont invisibles à l'œil nu.

Lorsqu'un faisceau laser interagit avec une surface, il produit différents effets selon la longueur d'onde, la puissance du faisceau et le matériau de la surface. Les lasers de faible puissance produisent des photons dans le spectre visible et peuvent servir de source lumineuse pour les pointeurs et les démonstrations lors d'événements publics. Leur faible puissance permet de se réfléchir sur la surface sans causer de dommages.

Les systèmes laser de plus haute puissance sont utilisés pour découper les tissus biologiques dans de nombreuses procédures médicales. Ces lasers de plus haute puissance peuvent chauffer, vaporiser, fondre et brûler divers matériaux, et sont utilisés dans les procédés industriels de soudage et de découpe. Outre la puissance du laser, sa capacité à produire divers effets est également déterminée par la distance entre le laser et la cible.

Armes laser

Grâce au développement des lasers industriels de haute puissance, l'utilisation des armes laser par les armées se généralise. Leur principal avantage réside dans leur capacité à fonctionner en continu. Contrairement aux armes traditionnelles comme les armes à feu, dont les munitions sont limitées, les lasers de haute puissance peuvent tirer en continu tant qu'ils disposent d'une source d'alimentation.

L'armée américaine déploie des lasers de haute puissance montés sur des camions pour abattre diverses cibles, notamment des drones, des hélicoptères, des mortiers et des missiles. L'US Navy utilise des lasers de haute puissance sur ses navires pour se défendre contre les petits navires de surface rapides, ainsi que contre les missiles et les drones. L'US Air Force développe des lasers de haute puissance pour des avions destinés à des missions offensives et défensives. La Russie construit également des lasers de haute puissance au sol pour « aveugler » les satellites ennemis.

Limitations des armes laser

Un défi majeur pour les unités utilisant des lasers de haute puissance réside dans la puissance nécessaire pour fonctionner à distance. Contrairement aux lasers industriels, qui se trouvent à quelques centimètres de leur cible, les opérations militaires impliquent des distances bien plus grandes. Pour se défendre contre une menace proche, comme des mortiers ou des embarcations légères, les armes laser doivent atteindre leurs cibles avant de pouvoir causer des dégâts.

Mais brûler des matériaux à distance de sécurité nécessite des faisceaux laser d'une puissance de plusieurs dizaines, voire centaines de kilowatts. Le plus petit prototype d'arme laser consomme 10 kilowatts d'électricité, soit à peu près l'équivalent d'une voiture électrique. La dernière arme laser de haute puissance en cours de développement nécessite 300 kilowatts d'électricité, soit suffisamment pour alimenter 30 foyers. Leur rendement énergétique n'étant que de 50 %, les lasers de haute puissance génèrent d'énormes déchets.

Cela signifie que les lasers de haute puissance nécessitent une infrastructure de production d'énergie et de refroidissement, ce qui peut limiter l'efficacité des différentes plateformes. Les camions de l'armée et les avions de chasse de l'armée de l'air sont ceux qui disposent du moins d'espace pour les armes laser de haute puissance ; ces systèmes sont donc limités à des cibles de faible puissance, comme couler des drones ou neutraliser des missiles. Les grands navires et avions peuvent accueillir des lasers plus puissants, capables de percer des trous dans les bateaux et les véhicules terrestres. Les systèmes terrestres sont les moins contraints, ils sont donc les plus puissants et peuvent neutraliser les missiles à distance.

Une autre limitation importante des armes laser de haute puissance nécessitant une plateforme est leur durée de fonctionnement. L'alimentation du laser devant être transportée par camion, bateau ou avion, elle limite la puissance de sortie et le laser ne peut être utilisé que pendant une durée limitée avant de devoir être rechargé. De plus, l'efficacité des armes laser est réduite par la pluie, le brouillard et la fumée, qui dispersent le faisceau. De plus, le faisceau laser doit se verrouiller sur une cible pendant plusieurs secondes pour infliger des dégâts.

À l’avenir, les armes laser continueront probablement à se développer avec des niveaux de puissance accrus, élargissant ainsi la portée de la cible.

An Khang (d'après The Conversation )

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